科研不為名修
——記北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院副教授王薇

□ 范燕燕

王薇陪伴女兒

2018年5月3日，在波士頓中心開(kāi)業(yè)的一家名為“Spyce”的餐廳迅速在網(wǎng)絡(luò)上走紅，促使這家餐廳走紅的原因除了五星級(jí)米其林口味和低價(jià)格的食物，更重要的是這家餐廳擁有一個(gè)機(jī)器人廚房。這是由麻省理工學(xué)院的4位學(xué)生設(shè)計(jì)的機(jī)器人廚師，實(shí)現(xiàn)了做菜過(guò)程的全自動(dòng)化，一個(gè)小時(shí)內(nèi)可以生產(chǎn)近200道菜。它充分體現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)的高效率和高效益。實(shí)際上，自古以來(lái)，人類就有創(chuàng)造自動(dòng)裝置以減輕或代替人類勞動(dòng)的想法，為此人們一直不斷努力探索。到如今，自動(dòng)化在人類社會(huì)生產(chǎn)生活中已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮，但人們對(duì)自動(dòng)化的追求遠(yuǎn)不止于此。

我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械化，但距離工業(yè)自動(dòng)化還有很大差距。隨著機(jī)器人、人工智能的升溫，工業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)愈演愈烈，未來(lái)發(fā)展前景日趨明朗。隨之明朗的還有北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院副教授王薇的科研目標(biāo)，她走在自動(dòng)化研究的前沿，致力于為祖國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展奉獻(xiàn)全部的青春力量。

務(wù)實(shí)的追夢(mèng)者

從“備受爭(zhēng)議”的一代轉(zhuǎn)變成當(dāng)今社會(huì)的主要支柱，80后對(duì)于家庭、工作、社會(huì)已經(jīng)能承擔(dān)起相應(yīng)的責(zé)任，時(shí)光正在過(guò)濾掉他們身上的缺點(diǎn)，使他們趨于成熟。王薇的身上有著明顯屬于80后的優(yōu)點(diǎn)：思想開(kāi)放，包容性強(qiáng)；不受傳統(tǒng)束縛，敢于用質(zhì)疑的眼光看問(wèn)題；追求自由和自我，但也表現(xiàn)出務(wù)實(shí)與深沉……這些優(yōu)點(diǎn)讓她輾轉(zhuǎn)于國(guó)內(nèi)外，每一步都走得灑脫而又堅(jiān)定。

上世紀(jì)七八十年代，改革開(kāi)放，高考恢復(fù)，順應(yīng)中國(guó)社會(huì)大發(fā)展對(duì)生產(chǎn)力的需求，自動(dòng)化專業(yè)成為當(dāng)時(shí)最火爆的專業(yè)之一。王薇的父親是高考恢復(fù)后最早一批的考生，抱著為中國(guó)大發(fā)展貢獻(xiàn)青春力量的追求，他選擇了當(dāng)時(shí)最為熱門的自動(dòng)化專業(yè)，然而，卻被調(diào)劑到長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)地球物理，無(wú)緣自動(dòng)化領(lǐng)域。2001年，中國(guó)進(jìn)入高速發(fā)展的新里程，18歲的王薇承擔(dān)著父親年輕時(shí)的志愿進(jìn)入北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院學(xué)習(xí)測(cè)控專業(yè)。

年輕時(shí)的王薇對(duì)出國(guó)留學(xué)有著向往，尤其是在黃大年教授的極力推薦下，她更加篤定了出國(guó)的想法。盡管當(dāng)時(shí)王薇已經(jīng)取得了保研留校的資格，但她還是沒(méi)有一絲猶豫地選擇了出國(guó)。2005年，王薇結(jié)束本科學(xué)業(yè)后進(jìn)入英國(guó)南安普頓大學(xué)讀研，出于“嘗試新領(lǐng)域”的想法選擇了無(wú)線電通信專業(yè)，一年后取得碩士學(xué)位。隨后，她步入新加坡南洋理工大學(xué)并重回自動(dòng)化領(lǐng)域，這次她選擇了控制與儀器專業(yè)。

在新加坡，王薇度過(guò)了一段“潛心修行”的生活，得沐恩師溫長(zhǎng)云教授的教誨，認(rèn)真求索，她逐漸成長(zhǎng)為一名不懼艱苦、勤謹(jǐn)鉆研的科研“女戰(zhàn)士”。博士期間，王薇重點(diǎn)研究了不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯(cuò)控制問(wèn)題，她與導(dǎo)師合作針對(duì)自適應(yīng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)的瞬態(tài)性能保障和間歇類型未知執(zhí)行器故障的補(bǔ)償控制等一系列科學(xué)問(wèn)題，提出了有效的解決方案。這項(xiàng)研究不但為王薇回國(guó)后的研究打下了良好的基礎(chǔ)，其研究成果更以長(zhǎng)文形式發(fā)布在自動(dòng)控制類國(guó)際頂級(jí)期刊Automatica上。

獲得2018CICC科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

受父親影響，王薇懷抱著強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)之情。結(jié)束博士學(xué)業(yè)之后，王薇并沒(méi)有留在新加坡發(fā)展，而是馬不停蹄回到國(guó)內(nèi)?；貒?guó)不久，她便申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“不確定多智能體系統(tǒng)一致性的分布式自適應(yīng)控制”。項(xiàng)目針對(duì)多智能體系統(tǒng)建模過(guò)程中可能存在的參數(shù)不確定性、外界干擾和子系統(tǒng)間未知耦合因素，研究了有效的分布式自適應(yīng)協(xié)同控制策略，在保證全閉環(huán)系統(tǒng)信號(hào)有界的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所有子系統(tǒng)輸出的理想?yún)f(xié)同。該項(xiàng)目于2018年4月申報(bào)了中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)（CICC）科技進(jìn)步獎(jiǎng)并獲得一等獎(jiǎng)，王薇為第一完成人。

在科研道路上王薇一直不曾松懈，不知不覺(jué)間，她已經(jīng)主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)、青年科學(xué)基金1項(xiàng)，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題1項(xiàng)，參與國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目1項(xiàng)、重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)；已出版英文學(xué)術(shù)專著1部，發(fā)表SCI論文40余篇，以第一或通訊作者發(fā)表ESI高被引論文3篇，在Automatica及IEEE Transactions on Automatic Control上共發(fā)表論文16篇（含長(zhǎng)文4篇）。

“我要把人生變成科學(xué)的夢(mèng)，然后再把夢(mèng)變成現(xiàn)實(shí)?！闭缇永锓蛉怂f(shuō)的一樣，王薇正在將那些科學(xué)的夢(mèng)一步一步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

愉悅的科研路

“科學(xué)的探討與研究，其本身就含有至美，其本身給人的愉悅就是報(bào)酬，所以我在我的工作中尋得了快樂(lè)?！本永锓蛉说倪@種愉悅，王薇感同身受。人們總說(shuō)“科研無(wú)坦路”，以至于讓很多人認(rèn)為科研是一件很痛苦的事，但對(duì)王薇來(lái)說(shuō)，沉下心來(lái)做一項(xiàng)研究卻是很充實(shí)、很快樂(lè)的事情。

在多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制研究上取得了較為豐碩的成果之后，王薇又將目光轉(zhuǎn)移到了信息物理系統(tǒng)安全控制及在無(wú)人機(jī)編隊(duì)上的應(yīng)用方向。有關(guān)多智能體系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)編隊(duì)上的應(yīng)用，王薇這樣解釋道：“無(wú)人機(jī)編隊(duì)就像是鳥(niǎo)群，一只鳥(niǎo)往哪兒飛，其余的鳥(niǎo)會(huì)跟著一起飛。但并不是要每個(gè)無(wú)人機(jī)都知道往哪兒飛，而是在無(wú)人機(jī)之間形成信息共享，無(wú)人機(jī)會(huì)根據(jù)‘鄰居’的信息得知應(yīng)該怎樣運(yùn)動(dòng)，形成多大的距離等，最終整個(gè)大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這樣的群體行為?！?/p>

2016年，王薇申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)攻擊下不確定信息物理系統(tǒng)的自適應(yīng)彈性控制”。網(wǎng)絡(luò)攻擊一直是信息物理系統(tǒng)面臨的主要安全威脅，可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓并對(duì)人員、環(huán)境和資產(chǎn)造成嚴(yán)重破壞。2008年，波蘭羅茲市一位14歲中學(xué)生利用改造的電視遙控器控制了該市軌道交通系統(tǒng)的變道器，致使4節(jié)車廂脫軌，12人受傷。2010年齊魯石化、2011年大慶石化煉油廠皆因感染conficker病毒造成了控制系統(tǒng)服務(wù)器與控制通訊不同程度的中斷。由此可見(jiàn)，研究網(wǎng)絡(luò)攻擊下信息物理系統(tǒng)的安全性保障是關(guān)乎人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和社會(huì)大局穩(wěn)定的重要內(nèi)容。

盡管近年來(lái)，自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的專家學(xué)者們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)攻擊下CPS的安全控制研究中已經(jīng)取得了一些結(jié)果，然而，大多數(shù)已有結(jié)果均假設(shè)CPS可以由精確的動(dòng)態(tài)模型刻畫。王薇這一研究項(xiàng)目考慮到對(duì)實(shí)際CPS建模時(shí)不可避免地存在各種不確定性，針對(duì)不確定CPS，研究自適應(yīng)彈性控制方法，進(jìn)一步豐富和完善CPS安全控制理論體系，為實(shí)際應(yīng)用提供新的理論依據(jù)和技術(shù)手段。

目前這一項(xiàng)目正在進(jìn)行當(dāng)中，在這其中也必定會(huì)有很多困難和波折。被問(wèn)到“怎樣克服科研過(guò)程中的困難”時(shí)，王薇說(shuō)道：“一方面，在做研究時(shí)，要學(xué)會(huì)用懷疑的眼光看問(wèn)題，要跳出固有思維，不能跟著別人的思路走；另一方面，想要做出成果就必須沉下心來(lái)堅(jiān)持，不能一遇到困難就退縮?！?/p>

除了科研工作，王薇還承擔(dān)著國(guó)家精品課程《自動(dòng)控制原理》的英文教學(xué)工作。但即便工作再忙，她也會(huì)抽出盡量多的時(shí)間去經(jīng)營(yíng)家庭、陪伴孩子。提到孩子，王薇整個(gè)人變得更加柔和，她笑著說(shuō)：“跟你們聊完，我就要去接她了，她最近在上一個(gè)興趣班。我愛(ài)人工作也很忙，不過(guò)我們都會(huì)盡量多抽時(shí)間陪她?！睆摹翱蒲信畱?zhàn)士”回歸到“賢妻良母”，王薇的形象一下子圓滿了起來(lái)。